Système pour la sécurité et le contrôle de véhicules liés à une voie, et en particulier de véhicules sur rails.
La présente invention est relative à un système pour la sécurité et le contrôle de véhicules liés à une voie, et en particulier de véhicules sur rails, avec des dispositifs d'émission et de réception pour les signaux électriques qui sont transmis entre les véhicules et un appareil de section de ligne, par l'intermédiaire de boucles conductrices posées le long de la voie, auxquelles les véhicules qui se trouvent à l'endroit voulu sont couplés par induction et par l'intermédiaire d'une ligne qui aboutit à l'appareil de section.Le but du système conforme à la présente invention consiste en une sécurité constante de la marche, cette sécurité étant adaptée à la vitesse des véhicules liés à la voie, et, en particulier, une sécurité continue du point de vue de la distance par rapport aux véhicules qui se déplacent en avant et par rapport à des obstacles fixes et dangereux; pour ce système de sécurité on.a prévu seulement des appareils extrêmement simples sur les véhicules.
Avec l'accroissement du trafic, les densités de véhicules ou de trains augmentent sur une voie.
Pour remplacer les dispositifs de signalisation optique fixes, on connaît, pour assurer l'espacement des trains, des procédés dans lesquels la voie est subdivisée en courtes sections, et, à l'aide d'une ligne double posée le long de la voie, et à laquelle les trains sont couplés par induction, on peut obtenir, à un poste central, une surveillance constante des positions des trains, et.
à partir de là, une transmission continue d'ordres, au moyen de signaux électriques, aux trains qui se trouvent sur la voie. Pour déterminer la position, on compte - généralement sur les trains des points remarquables de la voie, par exemple des emplacements de croisement de la ligne double, qui ont été franchis par les trains. La transmission de tous les messages et ordres entre les trains et le poste central, par l'intermédiaire de la ligne double, exige cependant des propriétés sélectives des dispositifs portés par le véhicule, par exemple grâce à des canaux de fréquence différents (sélectivité de fréquence), ou par la subordination des messages et des ordres à la position et à la destination du train en question (sélectivité de position).
Dans un autre procédé avec détermination analogue de la position au moyen d'une ou deux lignes doubles, le long de la voie, on a besoin, sur chaque train, de dispositifs de surveillance afin de transmettre une caractéristique électrique qui se propage sur ces lignes, d'une manière cyclique, le long de la voie, et qui, lors du passage de chaque train, provoque, de la part de ce train, une impulsion de réponse. D'après la position de cette impulsion dans le temps à l'intérieur du cycle, le poste central peut déterminer la position. Ce procédé également ne convient qu'à un faible écoulement d'informations, et exige, sur les trains, des dispositifs pour la réception et l'émission sélective des informations.
En particulier, pour les trajets qui n'ont qu'un petit nombre de passages étroits et un grand nombre de véhicules, il est désirable, pour des raisons commerciales, de n'avoir sur les nombreux véhicules que des appareils extrêmement simples. C'est le cas, par exemple, pour les tramways en partie souterrains, avec lesquels, dans le trafic au-dessus du sol, on marche seulement à vue, et avec lesquels c'est seulement dans les sections souterraines (tunnels) relativement courtes - mesurées suivant la longueur de la voie que des systèmes de signalisation électriques sont nécessaires pour marcher à vue électrique .
On obtient, conformément à la présente invention, un équipement des véhicules liés à une voie, au moyen d'appareils simples, en vue d'assurer la sécurité et le contrôle, par le fait que chaque boucle conductrice est réunie, par l'intermédiaire d'un commutateur qui peut être commandé à distance par l'appareil de section, à la même ligne d'un câble multiple aboutissant au poste central que l'appareil de section transmet, par l'intermédiaire du câble, des signaux de contrôle, qui ferment et ouvrent successivement, d'une manière individuelle, les commutateurs commandés à distance en une succession donnée à l'avance dans des cycles qui se suivent;qu'en outre l'appareil de section, lorsqu'il reçoit une fréquence donnée à l'avance, qui est émise constamment par les dispositifs d'émission des véhicules, et qui est transmise à l'appareil de section, par l'intermédiaire de la boucle conductrice accouplée à ce moment, enregistre dans une mémoire, en un emplacement de cette mémoire associé à la boucle de conducteur, un message de position, et, lorsque la mémoire est interrogée par une calculatrice élabore des ordres de contrôle qui sont émis par l'appareil de section synchroniquement avec la fermeture des commutateurs, et sont transmis, par l'intermédiaire du câble collecteur et de la boucle conductrice connectée à cet instant, au véhicule couplé à l'appareil de section.Dans un système conforme à la présente invention, les véhicules n'ont pas besoin de dispositifs pour déterminer et signaler leur position et pour signaler leur vitesse. En outre il n'est pas nécessaire d'avoir sur les véhicules des dispositifs pour sélectionner par rapport au véhicule et à la position les ordres émis par l'appareil de section ou pour transformer en outre ces ordres en dépendance de la position et de la vitesse propres. Au contraire, chaque véhicule ne peut recevoir que les informations qui ont été déterminées exclusivement pour sa sécurité et son contrôle propres dans l'appareil de section et qui ont été transmises à partir de cet appareil par l'intermédiaire du câble collecteur.
Quelques formes d'exécution choisies à titre d'exemples des systèmes conformes à la présente invention vont être exposées ci-après à l'aide du dessin, pour une installation ferroviaire.
Sur la figure 1 on a représenté des boucles conductrices SI, S2, S3, etc. jusqu'à SN posées le long d'une voie G; chacune de ces boucles est reliée, par l'intermédiaire d'un commutateur F1, F2, F3, etc. jusqu'à FN, qui est commandé à distance par un appareil de section de voie Z, à un câble collecteur K placé le long de la voie.Grâce à des signaux de contrôle qui sont transmis cycliquement à partir de l'appareil de section, par l'intermédiaire du câble collecteur, par exemple grâce à des impulsions de courant continu ou alternatif, les commutateurs FI à FN commandés à distance sont fermés et ouverts individuellement les uns après les autres, suivant des cycles de contrôle successifs, en une succession prescrite, et, par suite, dans chaque cycle, chaque boucle conductrice est réunie individuellement pendant un temps donné à l'avance à une ligne double L (fig. 2) du câble collecteur K.
Les trains 1 et 2 sont équipés de dispositifs d'émission et de réception, qui, d'une manière connue, sont couplés par induction, à l'aide de bobines de couplage, aux boucles conductrices placées à chaque emplacement de parcours. De ce fait, entre l'appareil de section Z et un train, des signaux électriques pour des messages et des ordres peuvent être transmis durant le temps pendant lequel la boucle conductrice couplée au train est connectée à la ligne double L par le commutateur correspondant commandé à distance.
Les dispositifs émetteurs des trains induisent dans les boucles conductrices qui sont couplées avec eux, des tensions de même fréquence porteuse f1, cette fréquence porteuse n'étant reçue dans l'appareil de section Z que quand la boucle conductrice en question est précisément connectée par le commutateur correspondant à la ligne double. Par l'instant de réception de cette tension dans l'appareil de section Z, la boucle conductrice en question est caractérisée, et par suite la position du train émetteur est signalée. Les messages de position des trains sont mis en mémoire dans l'appareil de section.Les ordres qui en dérivent, et qui servent, en particulier, à assurer la distance du train 2 au train 1, ne sont transmis, avec d'autres fréquences porteuses f2 et f3, par l'intermédiaire du câble collecteur et de la boucle conductrice SI, au train 2 que quand ces fréquences sont émises par l'appareil de section Z, synchroniquement avec la mise en circuit de la boucle conductrice SI par l'intermédiaire du commutateur FI commandé à distance.
Dans le câble collecteur K, on peut prévoir, pour la liaison des boucles conductrices avec l'appareil de section Z, une ligne double L blindée symétrique (fig. 2) ou une ligne coaxiale LK (fig. 3). Suivant la forme d'exécution choisie, les commutateurs F à commande à distance peuvent être déclenchés par l'intermédiaire de cette ligne L ou K ou par l'intermédiaire de lignes supplémentaires C du câble collecteur K.
Sur la figure 2, on a représenté un commutateur F simple qui est commandé à distance sans surveillance, dans lequel un modulateur pushpull à diodes D sert à contrôler le passage du courant. Pour fermer le commutateur, des impulsions négatives i sont transmises par l'intermédiaire de la ligne double C à partir de l'appareil de section et sont amplifiées par un transistor T.
La figure 3 montre des commutateurs à commande à distance suivant la figure 2, qui sont déclenchés à partir de l'appareil de section Z, par l'intermédiaire de plusieurs conducteurs COO, C01 jusqu'à C20, C21 du câble collecteur K et d'un montage et constitué par les diodes DO, Dl et D2 et la résistance W. Pour une mise en circuit périodique- de toutes les boucles SI, S2, S3, etc., un compteur binaire B à trois étages, qui se trouve dans l'appareil de section, et qui est commandé par des impulsions rythmées p d'une horloge P, connecte des potentiels plus ou moins sur les conducteurs COO, C01, C10, C11, C20 et C21 et, ainsi, aux entrées des portes et .Ces portes servent de décodeurs pour les nombres binaires caractérisés par les potentiels des conducteurs de commande, et sont raccordés différemment aux conducteurs de commande pour chaque commutateur commandé à distance. Si toutes les entrées d'une porte et sont à un potentiel négatif élevé, sa sortie de commande engendre une impulsion négative qui connecte, par l'intermédiaire du transistor T, les diodes D du modulateur pour la durée d'une impulsion rythmée. Pendant ce temps les fréquences porteuses f2 et f3 peuvent être transmises à partir de l'appareil de section Z, par l'intermédiaire de la ligne LK, dans la boucle conductrice SI, et à un train qui y est accouplé, et la fréquence porteuse f1 est transmise en sens inverse.
Les bornes moins en figure 3, pour une tension d'alimentation négative dans les commutateurs commandés à distance F1 et F2, peuvent être reliées, par l'intermédiaire d'un conducteur d'alimentation prévu dans le câble collecteur, au pôle moins d'une source de tension continue disposée dans l'appareil de section, et dont le pôle plus est réuni à l'enveloppe de blindage de la ligne LK.
Pour le déclenchement des commutateurs commandés à distance, on peut appliquer aussi des tensions alternatives aux lignes de commande, à la place des potentiels provenant du compteur représenté sur la figure 3. En outre, comme commutateurs, on peut aussi utiliser des compteurs d'impulsions, qui sont transmises à partir de l'appareil de section Z au moyen de séries d'impulsions, aux commutateurs commandés à distance, par l'intermédiaire d'une seule ligne de commande.
Les boucles conductrices successives S peuvent, à leurs extrémités qui se font face, être séparées par des lacunes étroites (fig. 1 et 3), par des lacunes larges (fig. 4), elles peuvent être étroitement voisines (fig. 5), ou encore se chevaucher (fig. 6). La disposition de la figure 5 ou 6 a l'avantage, qu'indépendamment de la position du train, une transmission de signal entre les trains et l'appareil de section est possible. Grâce à cette pose, on peut obtenir en outre un pouvoir de résolution plus grand, en sorte que les positions des trains peuvent être déterminées plus exactement.Lors du passage d'un train d'une boucle à l'autre, en effet, la bobine du train est couplée simultanément avec deux boucles, en sorte que la fréquence f1 émise par le train peut être transmise, par l'intermédiaire de deux boucles conductrices montées en succession à l'appareil de section. Ceci peut être surveillé dans l'appareil de section et être exploité pour une détermination plus précise de la position. Les indications de mesure qui ont été inscrites sur la figure 6 en mètres (m) illustrent le pouvoir plus élevé de résolution au moyen des boucles chevauchantes. Les boucles conductrices sont raccordées au câble K à des distances de 10 mètres et elles ont une longueur de 15 mètres chacune et un chevauchement de 5 mètres.Etant donné que, dans l'appareil de section, on peut contrôler si la fréquence f1, dans le même cycle, est reçue, par exemple, par l'intermédiaire des deux boucles Sl et S2, ou seulement par l'intermédiaire de la boucle S2 ou par l'intermédiaire des deux sections S2 et S3, on peut déterminer exactement à 5 mètres près, la position du train émetteur dans la région de la boucle S2. Si la fréquence FI est reçue dans un cycle, seulement par l'intermédiaire de la boucle Sl, et, de nouveau, après plusieurs cycles, seulement par l'intermédiaire de la boucle S3, on peut conclure à une perturbation de la boucle S2 ou du commutateur F2.
Une autre surveillance simple des commutateurs commandés à distance ainsi que des boucles conductrices est rendue possible, suivant la figure 7, par la pose d'une ligne auxiliaire H couplée par induction avec les boucles S. Lorsque cette ligne auxiliaire est alimentée en permanence par l'appareil de section en courant alternatif de fréquence porteuse f4, cette fréquence, lors de la mise en circuit du commutateur F commandé à distance, est transmise aussi à l'appareil de section par l'intermédiaire du câble collecteur K. La réception de cette fréquence est contrôlée dans l'appareil et en cas contraire, une indication de perturbation est déclenchée.Lorsque la ligne auxiliaire H, grâce à une pose appropriée au voisinage de ou sur ou sous les boucles conductrices S, est couplée par induction, non seulement aux boucles S, mais aussi aux bobines A de véhicule, le courant alternatif de fréquence F4 doit induire aussi d'une manière durable, dans le récepteur du train, une tension de réception. De cette manière on peut contrôler aussi l'état de réceptivité de chaque récepteur de train sur chaque train, d'une manière continue et directe.
L'appareil de section Z, sur la figure 3, enregistre, lors de la réception de la fréquence f1 transmise à partir des trains, par l'intermédiaire des boucles conductrices et du câble K, un message de position dans une mémoire R, par exemple dans une mémoire matricielle. Dans la mémoire, à chaque boucle conductrice, est associé un emplacement, qui est sélectionné par un commutateur approprié, lors de l'émission de l'ordre de contrôle pour le commutateur commandé à distance de la boucle conductrice. A partir du temps qui s'écoule entre des changements de position des trains, par exemple entre la réception de la fréquence f1 du train 2 par l'intermédiaire de la boucle SI ou S3, la vitesse du train peut être déterminée par l'appareil de section.Lorsqu'on interroge la mémoire, on peut, au moyen d'une calculatrice, déterminer à partir des messages mis en mémoire de deux trains successifs, la dis-System for the safety and control of vehicles linked to a track, and in particular of rail vehicles.
The present invention relates to a system for the safety and control of vehicles linked to a track, and in particular of rail vehicles, with transmitting and receiving devices for the electrical signals which are transmitted between the vehicles and a line section device, via conductive loops laid along the track, to which vehicles at the desired location are coupled inductively and via a line that terminates at the device The aim of the system according to the present invention consists of constant safety of walking, this safety being adapted to the speed of the vehicles connected to the track, and, in particular, continuous safety from the point of view of the distance in relation to vehicles moving forward and in relation to fixed and dangerous obstacles; for this security system only extremely simple devices have been provided on the vehicles.
As traffic increases, vehicle or train densities increase on a track.
To replace fixed optical signaling devices, methods are known for ensuring train spacing in which the track is subdivided into short sections, and, using a double line laid along the track, and to which the trains are coupled by induction, it is possible to obtain, at a central station, a constant monitoring of the positions of the trains, and.
from there, a continuous transmission of orders, by means of electrical signals, to the trains which are on the track. In order to determine the position, there are - generally on the trains, remarkable points of the track, for example crossing points of the double line, which have been crossed by the trains. The transmission of all messages and orders between the trains and the central station, via the double line, however requires selective properties of the devices carried by the vehicle, for example thanks to different frequency channels (frequency selectivity ), or by the subordination of messages and orders to the position and destination of the train in question (position selectivity).
In another method with similar determination of the position by means of one or two double lines, along the track, monitoring devices are required on each train in order to transmit an electrical characteristic which propagates on these lines. , in a cyclical manner, along the track, and which, during the passage of each train, provokes, on the part of this train, a response pulse. From the position of this pulse in time within the cycle, the central station can determine the position. This method is also only suitable for a low flow of information, and requires, on the trains, devices for the selective reception and transmission of information.
In particular, for journeys which have only a small number of narrow passages and a large number of vehicles, it is desirable, for commercial reasons, to have on the many vehicles only extremely simple devices. This is the case, for example, for partly underground trams, with which, in above-ground traffic, one walks only on sight, and with which it is only in relatively short underground sections (tunnels). - measured along the length of the track that electrical signaling systems are required to walk on sight.
In accordance with the present invention, equipment is obtained for vehicles linked to a track, by means of simple devices, with a view to ensuring safety and control, by the fact that each conductive loop is joined, through a switch which can be remotely controlled by the section device, on the same line of a multiple cable leading to the central station that the section device transmits, via the cable, control signals, which successively close and open, individually, the remotely controlled switches in a succession given in advance in successive cycles; that in addition the section apparatus, when it receives a given frequency at the advance, which is constantly emitted by the transmitting devices of the vehicles, and which is transmitted to the section apparatus, through the conductive loop coupled at this time, stores in a memory, at a location of this memory associated with the bo ucle of conductor, a position message, and, when the memory is interrogated by a calculator develops control commands which are issued by the section apparatus synchronously with the closing of the switches, and are transmitted, via the cable collector and the conductive loop connected at this time to the vehicle coupled to the section apparatus.In a system according to the present invention, vehicles do not need devices to determine and signal their position and to signal their speed . In addition, it is not necessary to have devices on the vehicles for selecting with respect to the vehicle and the position the orders emitted by the section apparatus or for further transforming these orders in dependence on the position and the position. own speed. On the contrary, each vehicle can only receive the information which has been determined exclusively for its own safety and control in the section device and which has been transmitted from this device through the collector cable.
A few embodiments chosen as examples of the systems in accordance with the present invention will be explained below with the aid of the drawing, for a railway installation.
In FIG. 1, conductive loops S1, S2, S3, etc. have been shown. up to SN laid along a track G; each of these loops is connected, via a switch F1, F2, F3, etc. up to FN, which is remotely controlled by a track section device Z, to a collector cable K placed along the track. By means of control signals which are transmitted cyclically from the section device, via the collector cable, for example by means of direct or alternating current pulses, the remote-controlled switches FI to FN are closed and opened individually one after the other, in successive control cycles, in a prescribed sequence , and, consequently, in each cycle, each conductive loop is united individually for a time given in advance to a double line L (fig. 2) of the collector cable K.
Trains 1 and 2 are equipped with transmitting and receiving devices which, in a known manner, are inductively coupled, by means of coupling coils, to the conductive loops placed at each route location. Therefore, between the section Z device and a train, electrical signals for messages and orders can be transmitted during the time during which the conductive loop coupled to the train is connected to the double line L by the corresponding switch controlled remotely.
The transmitting devices of the trains induce in the conductive loops which are coupled with them, voltages of the same carrier frequency f1, this carrier frequency being received in the section Z device only when the conductive loop in question is precisely connected by the switch corresponding to the double line. By the instant of reception of this voltage in the device of section Z, the conductive loop in question is characterized, and consequently the position of the transmitting train is signaled. The position messages of the trains are stored in the section device. The orders which derive from them, and which serve, in particular, to ensure the distance from train 2 to train 1, are not transmitted, with other frequencies carriers f2 and f3, via the collector cable and the conductive loop SI, to train 2 only when these frequencies are emitted by the device of section Z, synchronously with the setting in circuit of the conductive loop SI by the through the remote controlled FI switch.
In the collector cable K, a symmetrical shielded double L line (fig. 2) or a coaxial LK line (fig. 3) can be provided for the connection of the conductive loops to the Z section device. Depending on the embodiment chosen, the remote control switches F can be triggered via this line L or K or via additional lines C of the collector cable K.
In FIG. 2, there is shown a simple switch F which is controlled remotely without supervision, in which a pushpull modulator with diodes D is used to control the flow of current. To close the switch, negative pulses i are transmitted through the double line C from the section device and are amplified by a transistor T.
Figure 3 shows remote control switches according to figure 2, which are triggered from the device of section Z, through several conductors COO, C01 to C20, C21 of the collector cable K and d 'a circuit consisting of the diodes DO, Dl and D2 and the resistor W. For a periodic switching on of all the loops SI, S2, S3, etc., a binary counter B with three stages, which is in the section apparatus, and which is controlled by rhythmic pulses p of a clock P, connects more or less potentials on the conductors COO, C01, C10, C11, C20 and C21 and, thus, to the inputs of the gates and These gates serve as decoders for the binary numbers characterized by the potentials of the control conductors, and are connected to the control conductors differently for each remotely controlled switch. If all the inputs of a gate and are at a high negative potential, its control output generates a negative pulse which connects, through the transistor T, the diodes D of the modulator for the duration of a rhythmic pulse. During this time the carrier frequencies f2 and f3 can be transmitted from the Z section device, via the line LK, into the conductive loop SI, and to a train coupled to it, and the carrier frequency f1 is transmitted in the reverse direction.
The minus terminals in figure 3, for a negative supply voltage in the remote controlled switches F1 and F2, can be connected, through a supply conductor provided in the collector cable, to the minus pole of a DC voltage source disposed in the section apparatus, and whose plus pole is joined to the shielding envelope of the LK line.
For the triggering of the remotely controlled switches, alternating voltages can also be applied to the control lines, instead of the potentials coming from the counter shown in figure 3. In addition, as switches, it is also possible to use pulse counters. , which are transmitted from the Z section apparatus by means of series of pulses, to the remotely controlled switches, via a single command line.
The successive conductive loops S can, at their ends which face each other, be separated by narrow gaps (fig. 1 and 3), by wide gaps (fig. 4), they can be closely adjacent (fig. 5), or overlap (fig. 6). The arrangement of Fig. 5 or 6 has the advantage that independent of the position of the train, signal transmission between the trains and the section apparatus is possible. Thanks to this pose, a higher resolving power can also be obtained, so that the positions of the trains can be determined more precisely. When passing a train from one loop to another, in fact, the coil of the train is coupled simultaneously with two loops, so that the frequency f1 transmitted by the train can be transmitted, through two conductive loops mounted in succession to the section apparatus. This can be monitored in the section apparatus and exploited for more precise position determination. The measurement indications which have been entered in figure 6 in meters (m) illustrate the higher resolving power by means of the overlapping loops. The conductive loops are connected to the cable K at distances of 10 meters and they have a length of 15 meters each and an overlap of 5 meters, since in the section device it can be checked whether the frequency f1, in the same cycle, is received, for example, via the two loops Sl and S2, or only via the loop S2 or via the two sections S2 and S3, it is possible to determine exactly at 5 meters close, the position of the transmitting train in the region of the S2 loop. If the frequency FI is received in one cycle, only through the loop Sl, and, again, after several cycles, only through the loop S3, it can be concluded that the loop S2 is disturbed or of switch F2.
Another simple monitoring of the remote-controlled switches as well as of the conducting loops is made possible, according to figure 7, by the installation of an auxiliary line H coupled by induction with the loops S. When this auxiliary line is permanently supplied by the 'AC section device of carrier frequency f4, this frequency, when switching on the remotely controlled switch F, is also transmitted to the section device through the collector cable K. The reception of this frequency is controlled in the device and in the opposite case, a disturbance indication is triggered.When the auxiliary line H, thanks to an appropriate laying in the vicinity of or on or under the conducting loops S, is coupled by induction, not only to the S loops, but also to the vehicle coils A, the alternating current of frequency F4 must also induce in a lasting manner, in the receiver of the train, a reception voltage. In this way we can also monitor the receptivity state of each train receiver on each train, in a continuous and direct manner.
The apparatus of section Z, in FIG. 3, records, upon reception of the frequency f1 transmitted from the trains, via the conductive loops and the cable K, a position message in a memory R, by example in a matrix memory. In the memory, each conductive loop is associated with a location, which is selected by an appropriate switch, when issuing the control command for the remotely controlled switch of the conductive loop. From the time that elapses between changes of position of the trains, for example between the reception of the frequency f1 of train 2 via the SI or S3 loop, the speed of the train can be determined by the device. When the memory is interrogated, it is possible, by means of a calculator, to determine from the messages stored in the memory of two successive trains, the dis-